컴퓨터 cpu의 작동 시스템 알아보기

CPU는 사람으로 따진다면 심장이나 뇌에 해당하는 부분입니다. 제공되는 명령을 실행합니다. 그 주요 임무는 산술 연산과 논리 연산을 수행하고 명령을 정리하고 조정하는 것입니다. 주요 부분에 들어가기 전에, CPU의 주요 구성 요소는 뭔가 역할은 무엇인가를 확인하는 것부터 시작해봅시다. 제어 유닛 CU는 명령의 실행을 조정하는 데 도움 CPU의 일부입니다. 그것은 무엇을 해야 할지 알려줍니다. 지시에 따라 그것은 CPU를 ALU를 포함한 컴퓨터의 다른 부분에 연결하는 선을 활성화할 수 있도록 도와줍니다. 제어 장치는 CPU의 첫 번째 구성 요소이며, 처리 지시를 받습니다. 제어 장치에는 다음의 두 가지 유형에 대해 알아보겠습니다. 하드 와이어드 제어 유닛은 하드웨어이며, 동작을 변경하기 위해 마이크로프로그램 제어 장치를 프로그램할 수 있으므로 하드웨어를 변경하고 기능을 변경해야 합니다. 하드 와이어드 CU는 명령의 처리가 빠르고, 마이크로프로그램은보다 유연합니다. 산술 및 논리 장치 ALU는 이름에서 알 수 있듯이 모든 산술 및 논리 연산을 수행합니다. ALU는 덧셈, 뺄셈 등의 연산을 수행합니다. ALU는 이러한 작업을 수행하는 논리 회로 또는 논리 게이트로 구성되어 있습니다. 대부분의 논리 게이트는 2개의 입력을 하고 하나의 출력을 생성합니다 CPU의 주요 임무는 CPU에 제공된 명령을 실행하는 것입니다. 대부분의 경우가 명령을 처리할 수 있는 데이터가 필요합니다. 일부 데이터는 중앙 데이터이며, 일부는 입력이고, 다른 하나는 출력입니다. 이러한 데이터는 지시와 함께 다음 스토리지에 저장됩니다. 레지스터는 데이터를 저장할 수 있는 작은 장소의 집합입니다. 레지스터는 래치의 조합입니다. 플립플롭이라고도 함 래치는 1비트의 정보를 저장하는 논리 게이트의 조합입니다. 래치는 2개의 입력 선 쓰기 선 입력 선 및 1개의 출력 선이 있습니다. 쓰기 선을 사용하여 저장된 데이터를 변경할 수 있습니다. 쓰기 선이 비활성화되어있는 경우, 출력은 항상 같이 유지됩니다. CPU는 출력 데이터를 저장하는 레지스터가 있습니다. 주 메모리는 중간 데이터이므로 전송 속도가 느려집니다. 이 데이터는 버스로 연결되어있는 다른 레지스터로 전송됩니다. 레지스터는 명령 출력 데이터 스토리지 주소 또는 모든 종류의 데이터를 저장할 수 있습니다. RAM은 더 많은 데이터를 저장할 수 있도록 최적화된 방법으로 배치 및 소형화된 레지스터의 컬렉션입니다. RAM은 휘발성이며, 전원을 끄면 데이터가 손실됩니다. RAM은 데이터를 읽고 쓸 수 있는 레지스터의 모임이기 때문에 RAM은 8비트 주소의 입력을 받아 실제 데이터를 저장하기 위한 데이터 입력을 하고 마지막에 원동력을 읽고 래치와 같은 같이 작동합니다. 명령은 컴퓨터가 수행할 수 있는 세분된 수준의 계산입니다. 명령은 어셈블리 언어를 사용하여 컴퓨터에 제공되거나 컴파일러에 의해 생성되거나 일부 고급 언어로 해석됩니다. 이 명령은 CPU에 내장되어 있습니다. ALU는 제어 흐름 CU가 관리하는 같은 산술 및 논리가 포함되어 있습니다. 1 클록 사이클에서 컴퓨터는 하나의 명령을 실행할 수 있는 최신의 컴퓨터는 여러 명령을 실행할 수 있습니다. 컴퓨터가 실행할 수 있는 명령 그룹은 명령 세트라고 합니다. 컴퓨터의 속도는 클록 사이클에 의해 결정됩니다. 이것은 컴퓨터가 작동하는 초당 클록주기의 수입니다. 단일 클록 사이클은 매우 작습니다. 클록 사이클이 높을수록 프로세서 속도가 빨라집니다. CPU 클록 사이클은 GHz로 측정됩니다. 헤르츠는 초를 의미합니다.  클록 주기가 빠를수록 CPU가 실행할 수 있는 명령이 많습니다.이것은 CPU 시간을 개선하기 위해 CPU에 제공하는 명령을 최적화하여 클록 속도를 올리거나 클록 사이클 수를 줄이거나 있다는 것을 의미합니다. 일부 프로세서는 클록 사이클을 증가시키는 기능을 제공하지만, 그것은 물리적인 변화이기 때문에 과열, 심지어 증기도 될 수 있습니다. 명령은 어떻게 실행되는지 봅시다. 명령은 RAM에 차례로 저장됩니다. 가정의 CPU의 경우, 명령은 OP 코드와 메모리 또는 레지스터 주소로 구성됩니다. 명령의 OP 코드를 올리는 제어 유닛 명령 레지스터와 현재 실행 중인 명령의 주소를 올리는 명령어 주소 레지스터에는 2개의 레지스터가 있습니다. CPU에는 명령의 마지막 4비트의 주소에 저장되어있는 값을 포함하는 다른 레지스터가 있습니다. 두 숫자를 추가하는 일련의 명령의 예를 살펴보자. 다음은 설명과 함께 설명합니다. 이것은 두 개의 숫자를 더하는 데 도움이 되는 아주 명령 세트입니다. CPU 레지스터, 메모리, IO 장치 사이의 모든 데이터는 버스를 통해 전송됩니다. 방금 추가한 메모리에 데이터를 올리기 위해 CPU는 메모리 주소를 주소 버스에 배치하고 전체 결과를 데이터 버스에 배치하여 제어 버스로 올바른 신호를 사용합니다. 이렇게 하여 데이터 버스의 도움으로 메모리에 저장됩니다. CPU에는 캐시 된 명령 자유 패치 메커니즘도 있습니다. 우리가 알고 있듯이, 수백만의 명령이 프로세서는 1초 이내에 완료할 수 있습니다. 즉, RAM에서 명령 패치는 실행 시간이 더 걸립니다. 따라서 CPU 캐시는 명령 일부와 데이터 자유 패치하여 실행 속도 합니다. 캐시 및 운영 메모리의 데이터가 다른 경우, 데이터는 거친 비트로 표시됩니다. 최신 CPU는 명령 실행의 병렬화 명령 파이프라인을 사용합니다. 패치, 디코드, 실행. 하나의 명령이 디코딩 단계에 있는 경우, CPU는 패치 단계의 다른 명령을 처리할 수 ​​있습니다. 명령어가 다른 명령에 의존하는 경우 여기에는 한 가지 문제가 있습니다. 따라서 프로세서는 독립적 순서가 다른 명령을 실행합니다. 기본적으로 다른 CPU이지만, 캐시와 같은 공유 자원이 있습니다. 프로그램의 실행에 20밀리 초 걸린다고 합니다. CPU 성능에 고려되는 요소는 명령 실행 시간과 CPU 클록 속도입니다. 따라서 프로그램의 성능을 향상하기 위해 클록 속도를 높이거나 프로그램 명령 수를 줄여야 합니다. 프로세서의 속도는 제한되어 있으며, 멀티 코어를 갖춘 최신 컴퓨터는 초당 수백만 명령을 지원할 수 있습니다. 그러나 우리가 만든 프로그램에 많은 명령이 있는 경우, 이것은 전체적인 성능을 저하합니다. Big O 표기법은 주어진 입력에 따라 성능이 어떻게 영향을 받는지를 결정합니다. CPU에 많은 최적화가 이루어 그것을 더 빨리 가능한 한 많은 성능에서 실행되도록 되어 있습니다. 프로그램을 만들 때 CPU에 제공하는 명령어 수를 줄이면 컴퓨터 프로그램의 성능이 얼마나 향상될 수 있는지를 고려해야 합니다.